Introduction
Cinture pieghevoli spinta sono costituiti salienti (o segmenti), dove i fogli di spinta in salients adiacenti sono disaccoppiati dai recessi o zone trasversali 1,2,3. Il passaggio dal saliente di recesso può essere notevolmente complessa, che coinvolge una serie multiforme di strutture, e può contenere indizi cruciali per lo sviluppo cintura piegare-spinta. In questo articolo, esaminiamo attentamente un incrocio saliente-nicchia, utilizzando una combinazione di dati di campo multiscala e un modello sandbox, al fine di comprendere meglio come la deformazione può essere ospitato all'interno di cinture di fold-spinta.
La giunzione del segmento Utah centrale e la zona trasversale Leamington è un naturale laboratorio ideale per lo studio giunzioni saliente-incasso per diverse ragioni (Figura 1). Innanzitutto, le rocce esposte all'interno del segmento continuano, senza interruzioni, nella zona trasversale 4. Così, i modelli di deformazione possono essere monitorati in continuo, e confrontate attraverso la giunzione. S econda, le rocce sono essenzialmente monomineralic, così variazione di modelli di guasto non sono il risultato di eterogeneità all'interno delle unità, ma riflette invece la piegatura complessiva e spingendo all'interno dell'area di studio 4. In terzo luogo, i meccanismi Elastico-attrito, come il flusso cataclastico, assistiti deformazione in tutta la zona di campo, consentendo il confronto diretto dei modelli di guasto mesoscala 4. Infine, la direzione generale dei trasporti rimasta costante lungo la lunghezza del segmento e zone trasversali; di conseguenza, le variazioni di accorciare direzione non hanno influenzato i modelli di deformazione conservate 4. Tutti questi fattori minimizzare il numero di variabili che possono aver influenzato la deformazione lungo il segmento e la zona trasversale. Come risultato, abbiamo supporre che le strutture conservate formate principalmente a causa di un cambiamento nella sottostante geometria interrato 5.
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Figura 1. Esempio di mappa dell'indice. La cintura Sevier pieghevole di spinta degli Stati Uniti occidentali, mostrando grandi salienti, segmenti, nicchie e zone trasversali. Figura 2 indicata dalla zona in scatola (modificato da Ismat e Toeneboehn 7). Clicca qui per visualizzare un grande versione di questa figura.
Pieghevole e spingendo all'interno del segmento Utah centrale e la zona trasversale Leamington, ha avuto luogo ad una profondità <15 km, vale a dire, all'interno del regime elastico-attrito, dove la deformazione si è verificato principalmente da affioramento scala (<1 m) difetti e cataclastico flusso 4,6 . Poiché il trasporto e la piegatura del foglio di spinta si è svolta principalmente da meccanismi Elastico-attrito, si prevede che una dettagliata analisi guasto può fornire ulteriori informazioni sulla storia cinematica della zona trasversale Leamington e TH e alla base della geometria seminterrato. Per verificare questa ipotesi, abbiamo raccolto e analizzato i modelli di guasto conservate nelle rocce nella porzione settentrionale del segmento centrale Utah e in tutta la zona trasversale Leamington (Figura 2).
Figura 2. Esempio di mappa topografica macroscala. Shaded-sollievo mappa topografica di zona in scatola in Figura 1. Le 4 regioni sono separati da linee bianche solide. contatti Bedding tra la quarzite Proterozoico Caddy Canyon (PCC), Proterozoico quarzite Mutual (PCM) e Cambriano Tintic quarzite (Ct) sono mostrati. Le linee tratteggiate mostrano l'andamento delle montagne all'interno di questa zona. posizioni del sito compaiono a quadretti neri numerati. Lineazioni primo ordine sono mostrate con linee grigie solide (modificato da Ismat e Toeneboehn 7).ftp_upload / 54318 / 54318fig2large.jpg "target =" _ blank "> Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.
esperimenti Sandbox sono stati effettuati da confrontare, e integrare i dati di guasto. Un modello sandbox push-block, con frontali e oblique rampe, è stato utilizzato per aiutare le nostre analisi delle strutture conservate, e intorno, la zona trasversale Leamington (Figura 3) 7. Gli obiettivi di questo approccio sono quattro volte: 1) determinare se i modelli di guasto mesoscala sono coerenti, 2) determinare se il modello sandbox sostiene e spiega i dati di campo, 3) determinare se il modello sandbox fornisce maggiori dettagli su strutture che non sono osservato nel campo, e 4) valutare se questo metodo campo sperimentale combinato è utile e facile da replicare.
Figura 3. Esempio di push-block model. Fotografia di modello sandbox vuoto. La rampa sud frontale (SFR), rampa obliqua (OR), nel nord rampa frontale (NFR), e le quattro regioni (1-4) sono etichettati (modificati da Ismat e Toeneboehn 7). Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.
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Protocol
1. Raccolta di macroscala Campo dati
- Prima di eseguire il lavoro sul campo, utilizzare fotografie aeree / mappe topografiche per identificare l'andamento complessivo delle montagne (definiti dalla moderna Ridge Crest), zone trasversali, guasti e altri lineazioni alla macroscala (Figura 2).
- Usare le mappe topografiche in scala simile e fotografie aeree, in modo che i modelli possono essere confrontati direttamente. Utilizzare 1: 24.000 mappe e fotografie in scala.
- Etichetta e evidenziare caratteristiche macroscala sulle mappe (antenna e / o topografiche) da utilizzare in campo. Su fotografie aeree, utilizzare bruschi cambiamenti nel fogliame per identificare le caratteristiche macroscala, perché i modelli fogliame riflettono la roccia sottostante. Nelle mappe topografiche, utilizzare bruschi cambiamenti nella topografia, come ripide scogliere, lunghe valli strette e rapidi cambiamenti nei modelli di drenaggio per identificare le caratteristiche macroscala.
- Confermano questi modelli della mappa, con caratteristiche di macroscala trovano innatura, mentre in campo. Assicurarsi che le mappe dei campi sono adeguati di conseguenza.
- Suddividere la zona di campo lungo le zone trasversali macroscala.
2. Raccolta di Mesoscale Campo dati
- Condurre analisi sul campo all'interno di ogni area vincolata zona trasversale.
- Determinare la scala di omogeneità dei difetti mesoscala in tutta la zona di campo. Farlo misurando tutti gli errori più grandi di 3 cm lungo un transetto perpendicolare e parallela alla struttura complessiva macroscala. Il punto in cui i modelli di guasto si ripete lungo il transetto definisce la scala di omogeneità.
Nota: 3 cm viene scelto come minimo cut-off per difetti inferiori a 3 cm può essere difficile da misurare. - Scegli i siti rappresentativi in tutta l'area di campo utilizzando la scala definita di omogeneità.
- Assicurarsi che ogni sito contiene ~ 3 esposizioni rocciose reciprocamente perpendicolari all'interno della scala di omogeneità, per quantificare tridimensionalegeometria del lavoro guasto.
- Garantire che i nuovi siti vengono scelti in cui i modelli di guasto cambiano notevolmente (Figura 2).
- Scegliere lontani siti (~ una unità di omogeneità) dalle principali contatti assestamento, per evitare accorciamento e allungamento indicazioni locali che possono essere sovrastampati guasti prodotti dalla direzione generale accorciamento.
- Utilizzare una griglia per tenere traccia di tutti gli errori durante la raccolta dei dati 4.
- Assicurarsi che la dimensione della griglia è alla scala di omogeneità dei guasti mesoscala. Ad esempio, se i difetti sono omogenee a scala metro cubo, utilizzare una griglia metro quadrato.
- Costruire la rete come un quadrato di legno pieghevole - questo permette di facilitare il trasporto nel campo.
- Utilizzare 4 parti uguali di 1 in ampi listelli di legno. Qualsiasi tipo di legno duro è raccomandato perché è la più durevole per il lavoro sul campo.
- Praticare 1/4 "buchi vicino alle estremità (~ ½ & # 34; dalle estremità) delle strisce di legno. Montare con quattro 2 1/4 "di lunghezza, 3/16" viti di dimensioni ad ogni angolo. Utilizzare dadi ad alette in acciaio per semplice collapsibility.
- Dividere la griglia altrettanto con lo spago - questo aiuta a tenere traccia dei vari difetti in ogni sito. fori, ugualmente distanziati, lungo il perimetro, filo e cravatta stringa le griglie 'attraverso i fori. Ad esempio, per una griglia metro quadrato, dividere la griglia in 10 cm quadrati con stringhe collegate alle estremità opposte della griglia (Figura 4).
Figura 4. Esempio di uno sperone mesoscala. Biancheria da letto viene evidenziato con linee tratteggiate bianche. set di guasto specifiche discusse in carta sono evidenziati con, solidi sottili linee bianche. m 2 griglia viene mostrata (modificato da Ismat e Toeneboehn 7).d / 54318 / 54318fig4large.jpg "target =" _ blank "> Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.
- Fare disegni dettagliati dei set di guasto all'interno di ogni griglia.
- Sulla base dei bozzetti della griglia e le relazioni trasversali dei difetti, determinare i più piccoli insiemi di guasto in ogni sito 4.
- A tale scopo, l'individuazione delle tipologie di errore di offset in ogni sito. Gli errori più giovani sovrastampa e compensare i difetti più anziani.
- In ogni sito di studio, registrare l'orientamento, spaziatura, lunghezza, spessore e caratteristiche morfologiche (ad esempio, guarito, vena riempito, aperto, breccia riempito) per ciascuno dei difetti più piccoli all'interno di ogni griglia.
- Dividete i siti tra le unità litologiche (vedi figura 2).
3. Raccolta di dati microscala
- Raccogliere campioni di roccia orientate in ogni sito per l'analisi di sezioni sottili.
- Assicurarsi che il campione di roccia è abbastanza grande datagliare tre dimensioni ortogonali serie (26 mm x 46 mm) a sezione sottile chip (vale a dire, un po 'più grande di un pugno adulto).
- Tagliare i chip a sezione sottile (utilizzando un rock-sega serie) paragonabili agli orientamenti della griglia di ogni sito, in modo che la microscala e mesoscala modelli possono essere confrontati direttamente.
- Preparare spessore standard (0.03 mm) sottili sezioni 8.
- Analizzare i sottili sezioni utilizzando un microscopio ottico standard con una fotocamera collegata, per scattare microfotografie.
- Per ogni sezione sottile, registrare caratteristiche morfologiche, come la quantità di ossido di ferro, e la variazione e dimensioni medie del granulo utilizzando metodi stereologici, cioè, analisi Spektor Chord (Tabella 1) 9.
- A tale scopo, misurare la larghezza e / o il numero di caratteri morfologici scelti lungo 4-6 transetti orientati in modo casuale attraverso ogni sezione sottile 4,9. Da tutti i transetti, calcolarela media (Tabella 1).
| Unità | Spessore da letto (m) | tessuto Biancheria da letto | Granulometria (m) | X / ceppo Z Fry (media Rf) | X / Y ceppo Fry (media Rf) | Importo di proliferazione | Quantità di ossido di ferro | Quantità di impurità | altre caratteristiche |
| ct | 1.000 | Bedded Prominent, spessi e sottili | Ave: 1.59 x 10 -4 (Gamma: 3.6 x 10 -6 a 3,31 x 10 -4) | 1.15 | 1.12 | moderata, semicollegato tramite in piccoli appezzamenti | moderata, semi-collegato in piccoli appezzamenti | moderata, calcite semi-collegato in piccoli appezzamenti | Ridge ex, bianco al grigio-rosa, condizione atmosferica marrone chiaro al bruno-rossastro |
| PCm | 570-750 | Prominente, ben sviluppato classificato e cross-biancheria da letto | Ave: 1.48 x 10 -4 (Gamma: 1,15 x 10 -4 a 2 x 10 -4) | 1.22 | 1.19 | importante e ben collegata | moderata e ben collegata | calcite minore e mal collegato | affioramenti Massive, rosso porpora-marrone, Weathers viola-nero |
Tabella 1. Esempio della morfologia microscala. Descrizione delle Proterozoico Mutual (PCM) e Eocambrian Tintic (Ct) unità di quarzite. ceppo X / Z Fry è misurato in una sezione verticale parallelo al piano di trasporto, mentre X / Y Fry ceppo è measured in una sezione verticale perpendicolare al piano di trasporto (modificato da Ismat e Toeneboehn 7). Clicca qui per vedere / scaricare questa tabella in formato Microsoft Excel.
- Misurare la deformazione utilizzando normalizzata Fry analisi 10,11. Assicurarsi che ceppo è misurata da tre sottili sezioni mutuamente perpendicolari per determinare ceppo tridimensionale in ciascun sito.
- A tale scopo, prendendo una microfotografia di ciascuna sezione sottile. Assicurarsi che le microfotografie contengono almeno 50 chicchi con bordi di grano solidi, cioè non i confini sub-grano.
- Definire i contorni dei grani al fine di misurare la deformazione Fry. Definire i contorni sia manualmente, tracciando i contorni di una microfotografia stampata su carta da lucido, o in digitale, caricando la microfotografia in un programma di software di analisi di immagine (ad esempio, Imetà Pro Plus) che definisce automaticamente i confini dei grani.
- Carica l'immagine bordo di grano nel normalizzato programma di Strain Fry 12.
4. Plotting Mesoscale dati Fault
- Analizzare i dati di guasto su reti ad area uguale. Ad esempio, utilizzare Stereonet (freeware da RW Allmendinger).
- Tracciare pali i set di guasto 'sulle reti Equal-zona e poi contorno questi poli utilizzando 1% contorni dell'area (Figura 5).
- Determinare i set di guasto più comuni di queste concentrazioni poli. Trama questi colpa imposta come grandi-cerchi (Figura 5).
Figura 5. Esempi di trame Equal-area trame Equal-area di set di guasto da due siti -. Sito 41 è da Regione 2 e il sito 5 è da Regione 1. set di guasto sono plotted come poli sagomato (1 zona% contorni). set media di guasto sono determinati dalla pole-concentrazioni e tracciati come grandi cerchi. indicazioni accorciamento massimo, determinate dal set di guasto coniugate-coniugato, vengono tracciate come punti neri. contorni di guasto poli sono colorati in base al contributo percentuale in ogni sito. Le concentrazioni Pole che contribuiscono a> 20% sono di colore rosso, tra il 15-19% sono di colore arancione, 10-14% sono di colore giallo, 5-9% sono di colore verde e <5% sono di colore blu. Red contorni fault-poli sono etichettati come LPS (accorciamento strato-parallelo), LE (estensione degli arti), e HE (cerniera-estensione) (modificato da Ismat e Toeneboehn 7). Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.
- Identificare i set di guasto coniugati, vale a dire, le coppie grande-cerchio con angoli diedri che vanno da 40 ° a 75 ° (Figura 5) 13
- Definire la bisettrice acuta dei set di guasto coniugati coniugato - questo individua la direzione di massima accorciamento (Figura 5) 4,14,15.
- Ulteriori suddividere le concentrazioni colpa poli netti pari-area, in base al loro contributo percentuale per ogni sito. A tale scopo, codifica a colori le concentrazioni poli, per l'analisi visiva più facile. Ad esempio, le concentrazioni di poli evidenziare che contribuiscono a> 20% dei poli globali per quel sito rossa. Colorare quelle che contribuiscono tra il 15-19% arancione, giallo 10-14%, 5-9% verde e <5% blu (Figura 5, Tabella 2).
| Luogo | biancheria da letto | Grasso solido vegetale o animale per cucinare | Massima fault-polo | Set di guasto (s) |
| (dip, dip direzione) | direzioni (s) | concentrazione (s) | (dip, dip direzione) | |
| (tuffo, trend) | (tuffo, trend) | |||
| 41 | 83, 268 | 79, 115 | 22, 064 | 68, 244 |
| 60, 345 | 30, 265 | |||
| 73, 276 | 17, 096 | |||
| 5 | 63, 265 | 67, 130 | 08, 343 | 82, 263 |
| 36, 247 | 54, 067 |
. Tabella 2. Esempio di dati di guasto mesoscala Grafico, mostrando solo 2 dei 24 siti, che documentano il seguente: Bedding orientamento, accorciando direzione (s), l'orientamento della più alta concentrazione polo guasto (s) e il loro set di guasto corrispondente (s) (modificata da Ismat e Toeneboehn 7).
- Etichetta le concentrazioni palo secondo diversi tipi di guasto (ad esempio, estensione cerniera) (Figura 5).
- Etichettare i diversi tipi di guasto sulle foto mesoscala, per l'analisi visiva più facile (Figura 4).
- Rappresentare graficamente i diversi tipi di guasto, per l'analisi visiva più facile (Figura 6). A tale scopo, la rappresentazione grafica dei dati di guasto lungo e attraverso la struttura complessiva macroscala.
Figura 6. grafico Esempio che mostra la distribuzione delle popolazioni di guasto. Il grafico mostra la percentuale e tipo di set massima di guasto (evidenziato in rosso nella figura 5) Per ogni sito. Basta siti all'interno della quarzite Ct sono mostrati qui (modificato da Ismat e Toeneboehn 7). Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.
5. Costruzione del Sandbox modello push-block
- Usa ¾ di pollice MDF (fibra a media densità) per ridurre i potenziali eterogeneità superficiali derivanti dalle venature del legno, superfici grossolanamente piallate, o altri difetti da legname (Figura 3).
- Applicare una lacca di finitura base per sigillare le superfici del pannello MDF e prevenire epossidica (descritto di seguito) di permeare superfici del modello (Figura 3).
- Scala e orientare il modello sandbox alla zona di campo. Ad esempio, in questo studio, il modello lunghezza della scatola per rappresentare la linea di tendenza EW, e modellare la larghezza della scatola per rappresentare la linea di tendenza NS. Scalare il modello sandbox in cui quattro centimetri è equAL a 1 km (figura 3).
- Costruire la casella più grande dell'area di studio sul campo, al fine di evitare potenziali condizioni al contorno e / o effetti di bordo dal modello.
- Non costruire un blocco d'inversione, per permettere sabbia per passare senza un limite realistico (Figura 3).
- Costruire un push-blocco equivalente alla larghezza della sandbox. Ciò impedirà sabbia di passare attraverso i lati del push-block.
- Utilizzare ¾ di pollice MDF per il blocco di spinta.
- Fissare la spinta blocco ad una manovella azionato barra metallica filettata (Figura 7).
- Utilizzare un diametro manovella circolare 4-6 pollici con un manico - una manovella circolare mette meno pressione sul polso e le mani del guardiano.
- Utilizzare una barra zincato filettato (preferibilmente acme filettato) che è almeno ¾ di pollice di diametro. Se la barra è troppo sottile, può non essere in grado di sopportare il peso della sabbia.
- Assicurarsi che tha lunghezza della barra filettata si estende dall'inizio della sandbox alla fine delle rampe.
Figura 7. Esempio di schema modello sandbox. Diagrammi per il modello sandbox, illustrati come viste in pianta e in sezione trasversale. Il sud della rampa frontale (SFR), rampa obliqua (OR) e di rampa frontale settentrionale (NFR) sono etichettati. frecce sottile tracciata sopra le rampe illustrano la direzione potenziale di movimento della sabbia. Vedi Figura 3 per una fotografia di un modello sandbox vuoto (modificato da Ismat e Toeneboehn 7). Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.
- Eseguire un foro allungato, con asse lungo verticale al centro della frontstop. Questa forma allungata permette push-blocco (Ariconosciuta alle barra filettata) per spostarsi in alto e sopra le rampe, se necessario (Figura 8).
- Assicurarsi che la lunghezza del foro allungato è uguale all'altezza della rampa più alta.
- Fissare il foro allungato con una struttura in metallo. Fissare il telaio metallico al frontstop con dadi e bulloni (Figura 8).
- Infilare l'asta attraverso un dado campo corrispondente e diametro montato sulla frontstop (Figura 8).
Figura 8. Esempio di collegamento barra filettata. Close-up della barra filettata e dado di corrispondenza montato al frontstop. Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.
- Costruire una rampa obliqua, vincolato su entrambi i lati da rampe frontali.Costruire le rampe di pino con giunture di battuta incollati sulle superfici superiori e dispositivi di fissaggio svasati lungo la base.
- Tagliare le rampe alla orientamenti paragonabili a quanto previsto nel campo.
- Espandere la distanza tra le varie rampe, rispetto a quanto osservato nel campo, in modo che le strutture che si formano nella sabbia sono più visibili.
- Sabbia le superfici con una grana fine carta abrasiva per rimuovere eterogeneità superficie e applicare una finitura in poliuretano per proteggere il legno morbido.
- Coprire le rampe e la base della sandbox con nastro pittori per proteggere il legno da resina epossidica tra la prova. Assicurarsi che il nastro è liscia e priva di creste o lembi.
6. Esecuzione del Sandbox modello push-block
- Utilizzare tipico gioco di sabbia. Questo tipo di sabbia è relativamente omogenea, con una granulometria media di 0,5 mm.
- Dye e mezzo secco della sabbia.
- Riempire un secchio da 5 galloni un quarto f ull con il gioco di sabbia e aggiungere colorante alimentare nero mescolando fino a quando un colore verde scuro uniforme si ottiene. Utilizzare quanto colorante come è necessario per rendere il colore della sabbia tinto distinguono chiaramente dalla sabbia non tinta.
- Lasciare la sabbia asciugare a temperatura ambiente, che può richiedere diversi giorni, o in un forno (fino a 500 ° C), che può solo prendere un paio d'ore. Non posizionare sabbia calda nella sandbox. Assicurarsi che la sabbia è stata raffreddata a temperatura ambiente prima dell'uso.
- Posare la sabbia in strati di (tan) sabbia colorata e incolore alternata. Testare vari spessori di sandpacks. In questa configurazione, i risultati più chiari e riproducibili sono stati prodotti con un sandpack spessore di 3,5 cm, con alternanza di strati colorati e tan spessore 0,6 cm (Figura 7).
- Premere delicatamente una rete di plastica, composto da 0,5 a 2 (1,3 cm 2) piazze sulla cima della sabbia indeformata produrre una rientranza griglia (Figura 9).
Figura 9. Esempio di sabbia indeformata nel modello di sandbox. Parziale piano vista di sabbia indeformata nel modello di sandbox. Nota rientro rete e quadrati cross-pin. La rampa sud frontale (SFR), rampa obliqua (OR), nel nord rampa frontale (NFR), e le quattro regioni (1-4) sono etichettati (modificati da Ismat e Toeneboehn 7). Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.
- Inserire i perni trasversali quadrati 2 pollici (~ 5 cm) a parte tutta la sabbia indeformata (Figura 9).
- Spingere la sabbia con la manovella guidato push-block. In questo set-up, spostare la sabbia da 60 cm, cioè 60 cm di accorciamento (Figura 10).
- Spostare il push-blocco abbastanza lento in modo che i cambiamenti nella sabbia possono essere documentano accuratamenteed. La velocità alla quale il push-blocco viene spostato (cioè, velocità di deformazione) non influenza i risultati.
- Monitorare la deformazione osservando i cambiamenti di forma dei quadrati (Figura 10).
- Monitorare la quantità di trasporto e rotazione verticale osservando il moto dei perni (Figura 10).
- Documento tutti questi cambiamenti con una telecamera montata vicino alla sandbox, in modo che l'intero sandbox è all'interno del campo di immagine. Assicurarsi di prendere ancora fotografie del telaio così come i video.
Figura 10. Esempio di strati di sabbia deformati. Plan-vista della deformazione risultato finale dal modello sandbox. Selezionare cross-pin etichettati con i puntini blu che mostra dextral compensati. Piegati cross-pins evidenziate con linee gialle. sovrascorrimenti sono evidenziati con sottile, blalinee ck. Le quattro regioni (1-4) sono etichettati (modificato da Ismat e Toeneboehn 7). Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.
- Esperimento con diverse quantità di sabbia e accorciamento totale.
- Ripetere fino soddisfatto, vale a dire, fino a quando le strutture formate nella sandbox imitano quelli conservati in natura, sotto quantità accorciamento comparabili.
7. Raccolta campioni dalla Sandbox
- Rimuovere tutti i cross-pin dalla sabbia una volta che i risultati sandbox imitano quelli conservati in natura.
- Raccogliere campioni dal sandbox separando e epoxying porzioni di sabbia deformata (figura 11).
- A tale scopo, costruendo due divisori lamiera pre-tagliate per isolare porzioni di sabbia deformata (Figura 9).
- Assicurarsi che il bordo inferioredel partitore è tagliato per abbinare l'angolo della rampa.
- Per proteggere i divisori di resina epossidica tra prove, coprire i divisori con del nastro pittori (Figura 11).
- Assicurarsi che i divisori si estendono al di là delle rampe. In questo studio, utilizzare divisori rettangolari che misuravano lunga 45 cm e larga 9 cm (Figura 11).
- Assicurarsi che i divisori sono più alti rispetto alla porzione più spessa del sandpack deformata (Figura 11).
- Assicurarsi che un'estremità del divisore è chiusa, per controllare il flusso della resina epossidica. Non chiudere l'altra estremità del partitore, al fine di minimizzare qualsiasi potenziale disturbo al sandpack (Figura 11).
Figura 11. Esempio di divisori di metallo. Plan-view, mostrando 2 divisori di metallo, uno attraverso una rampa frontale e sullae attraverso la rampa obliqua, nella sabbia deformata. Il divisore metallo lungo la rampa obliqua è riempito con resina epossidica. Nota metro a nastro per la scala (Modificata da Ismat e Toeneboehn 7). Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.
- Stabilizzare i divisori con barre di metallo (Figura 11).
- A tale scopo, il fissaggio dei divisori con ¼ di pollice viti di macchina x 4 pollici attraverso fori predisposti verso la parte superiore dei divisori. Guaina le viti con tubi di alluminio di diametro 3/8 di pollice tra i lati del divisore. In questo studio, usare due barre metalliche per ogni divisore (Figura 11).
- Posizionare un partitore sulla rampa obliqua, e il secondo sulla giunzione rampa-frontale obliquo (figura 11).
- Versare epossidica riscaldato nella parte superiore delle porzioni di sabbia isolati dai divisori in metallo (Figura 11).
- Continuare a versare epossidica finché non viene assorbito dalla sabbia. Questo assicura che la sabbia è completamente satura.
- Tirare le aree Epossidico fuori dei divisori di metallo, una volta che la resina epossidica è asciutto. A tale scopo, tirando i divisori con le barre di metallo.
- Utilizzando una sega roccia, tagliare le aree Epossidico perpendicolari e paralleli al strike delle rampe.
- Evidenziare la biancheria da letto, pieghe e faglie con un pennarello indelebile sui campioni Epossidico (Figura 12).
Figura 12. Esempi Epossidico campioni dal modello sandbox. Campioni Epossidico dalla (a) rampa frontale del Nord e la (b) rampa obliqua all'interno del modello sandbox. campioni indicati sono tagliati perpendicolarmente all'andamento delle rampe. I livelli sono evidenziati con linea sottile, biancaS. Linee bianche solide segnano faglie inverse, linee bianche tratteggiate segnano faglie di slittamento (modificato da Ismat e Toeneboehn 7). Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.
- Confrontare i campioni sandbox per i dati del campo.
- Confronto campioni con sezioni trasversali della zona. Assicurarsi che i campioni e le sezioni hanno orientamenti simili.
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Representative Results
Le fotografie aeree sono stati usati per suddividere la zona di campo in quattro regioni (1-4), in base alla tendenza della moderna cresta dorsale (Figura 2). dati colpa multi-scala è confrontata tra queste quattro regioni. Supponendo che tali cambiamenti di tendenza riflettono la geometria sottostante cantina, la rampa obliqua è posizionato all'interno delle regioni 2 e 3, dove l'obliquo tendenza montagne per la cintura pieghevole di spinta Sevier. Nel corso dei quattro regioni, abbiamo scoperto che i difetti mesoscala conservano un tessuto di deformazione che è penetrante ed omogenea alla mesoscala (vale a dire, metro cubo di roccia) e sono rappresentativi delle aree più grandi di siti metro cubo (Figura 4) 4,16. Inoltre, variazioni microscala, mostrati nella Tabella 1, non si riflettono nel carattere collettivo dei modelli di guasto. Così, i set di guasto mesoscala possono essere confrontati direttamente in tutte le quattro regioni (
Simile ai modelli precedenti, sulla base di modellazione agli elementi finiti (FEM) abbiamo ipotizzato che la rampa obliqua è continuo 17. La brusca rottura nella biancheria da letto e di guasto modelli in tutto il confine tra regioni 2 e 3 può essere spiegata dal movimento differenziale su una rampa obliqua continua. In alternativa, la discontinuità nella biancheria da letto e di guasto modelli tra le regioni 2 e 3 può riflettere una pausa nel seminterrato sottostante. Qui, confrontiamo i nostri dati sul campo per i nostri risultati del modello sandbox al fine di testare queste due ipotesi. Abbiamo scoperto che una pausa nella sovrastante spinta sheet formata anche se non c'era alcuna interruzione nel seminterrato (Figura 10). È interessante notare che la posizione e l'orientamento della rottura è paragonabile alla posizione e l'orientamento del confine tra regioni 2 e 3 sulle mappe macroscala. Pertanto, la rottura osservata nel foglio di spinta sovrastante può aver semplicemente formata tramite una complessa interazione di un foglio di spinta in movimento verso est su una rampa obliqua. In altre parole, la deformazione conservato in fogli di spinta non può rispecchiare direttamente la geometria sottostante cantina. Quindi, questo esperimento sandbox replica con successo, e spiega potenzialmente, i modelli di guasto conservate nel campo.
I campioni sono stati analizzati sandbox Epossidico dal modello sandbox di osservare la struttura interna della sabbia deformato, e confrontare queste strutture contro osservazioni sul campo. Due campioni rappresentativi sono stati analizzati - un campione dalle rampe frontali e oblique (Figura 12). In generale, le faglie inverse e pieghe conservati nei campioni Epossidico dalla rampa frontale ospitare i trasporti verso est, e quelli dalla rampa obliqua ospitare trasporto a sud-est. Le faglie trascorrenti in tutti i campioni ospitare movimento dextral. Questo record cinematica lungo le rampe frontali e oblique supporta modelli precedenti 17-19, nonché i dati di guasto a mesoscala. Questi campioni mano sono nuovo modo di analizzare le strutture interne che non possono essere accessibili nel campo.
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Discussion
Il segmento Utah centrale del nastro pieghevole di spinta Sevier, e il suo confine settentrionale, la zona trasversale Leamington serve come un laboratorio naturale ideale per studiare giunzioni saliente-incasso (figura 1). Lungo questa giunzione, la direzione di trasporto rimane costante ei fogli di spinta sono ininterrotta attraverso la giunzione, quindi l'unica variabile è il sottostante geometria interrato 5.
Qui, presentiamo un metodo per analizzare questo tipo di giunzione saliente-incavo combinando dati di guasto multi-scala raccolti sul campo con un modello sandbox push-block, che riproduce la geometria larga scala della zona di campo. L'esperimento modello sandbox rappresenta un periodo di tempo più lungo di deformazione rispetto ai gruppi di guasto mesoscala - si assume che i più piccoli insiemi di guasto alloggiati la geometria volte osservato. Così, il modello sandbox, in collaborazione con i difetti set, può essere utilizzato per tenere traccia foglio di spinta deformazione e detedettagli rmine della geometria seminterrato sottostante.
Affinché questo approccio combinato per avere successo, i seguenti passaggi critici devono essere prese nel esperimento sul campo e sandbox. Per la parte di campo, è fondamentale per determinare l'entità del difetto di omogeneità - set di guasto che non vengono mantenute in scale equivalenti non possono essere direttamente confrontati. Inoltre, una vasta popolazione di difetti (≥ 30 set guasto) devono essere misurati in modo garantire la serie di dati statisticamente attendibili 9. Inoltre, i guasti devono essere misurate dalla eterogeneità, come contatti assestamento, al fine di evitare variazioni di deformazione locale. Anche le variazioni microscala, come impurità, un intervallo in granulometria e grandi quantità di sforzo (Fry> 1.8) possono influenzare lo sviluppo frattura mesoscala con la creazione di piani di foliazione e altri eterogeneità. Per la parte sperimentale, il modello sandbox deve imitare la geometria del campo più vicino possibile. E 'raccoded che la scatola essere costruita in un ambito più grande dell'area di campo, al fine di evitare complicazioni edge-effetto. Le Regioni macroscala sono state anche ampliate, per lo stesso motivo. È importante che la granulometria dei imita sabbia comportamento Coulomb 20 - granulometria media di ~ 0,5 mm è consigliato 21. Infine, una volta che l'esperimento è in esecuzione, è fondamentale che i difetti di grandi dimensioni e si ripiega forma negli stessi orientamenti e ordine (ad esempio, rottura in avanti, all'indietro rottura, ecc), come osservato nel campo. Altrimenti, le strutture formate nel modello non possono essere confrontati con i dati del campo, anche se sembrano simili.
I risultati di questo studio sono paragonabili a, e il supporto, precedente lavoro condotto in questo settore sulla base di FEM 17,22, e fornisce maggiori dettagli alla storia cinematica. Questo suggerisce che i dati di guasto dettagliati, misurate in aree che sono deformate da meccanismi Elastico-attrito, possono be utilizzato per sviluppare modelli cinematici più dettagliate rispetto a alcuni modelli di computer. Sebbene raccolta dati di guasto e analisi è laborioso e richiede tempo, questo metodo può essere più accessibile di computer e analogico modellazione, ed è meno costoso. Fratture e faglie sono spesso trascurato 23 - molti geologi vista superiore deformazione crostale come minore e privo di schemi. Tuttavia, una grande porzione della crosta - tomaia ~ 15 km - deforma faulting e altri meccanismi Elastico-attrito. Questo lavoro suggerisce che una quantità significativa di storia geologica è memorizzato nella crosta superiore ed è prontamente disponibile per l'analisi.
Abbiamo dimostrato che anche nei casi più semplici, come esaminato qui, le strutture conservate nella crosta superiore non necessariamente imitare la geometria interrato sottostante. Analisi di guasto dettagliate possono rivelare sottigliezze che non possono essere rivelate con mappa modelli, studi di guasto coniugato standard e / o del computer modelli, come FEM. Utilizzando un modello sandbox può aiutare a spiegare perché alcuni di questi modelli sottili esistono. Questo metodo qui presentato è semplice, affidabile e facile da replicare. Si può potenzialmente modificare il numero di geologi percepire il ruolo di guasti e flusso cataclastico, e quello che può dirci. Questo metodo può essere utilizzato per rivedere e scoprire più particolari cinematici, di aree di campo underexplored, e può essere facilmente modificato per accogliere impostazioni geologici diversi nastri ripiegabile spinta. Questo approccio ha implicazioni di vasta portata in termini di monitoraggio del flusso del fluido di frattura controllata in crosta superiore e come piegare-spinta cinture mantengono cono critica agli incroci saliente-incasso.
La debolezza principale di questo approccio è che la modellazione sandbox potrebbe non essere in grado di replicare complesse storie geologiche. Ad esempio, nei casi in cui vi sono indicazioni accorciamento variabili, i tempi e la direzione degli eventi deve essere attentamente monitorati nel campo e quindi replicaticon diversi push-blocchi nel modello sandbox. Tuttavia, la sabbia probabilmente non preservare queste varie direzioni di accorciamento perché la sabbia scorrerà e non verrà mantenuto strati assestamento. Questo problema può essere risolto aggiungendo olio o vaselina alla sabbia, per rendere la sabbia più coesiva. Ma, poi la sabbia non si comporta come un materiale Coulomb e pertanto, non può modellare la deformazione nella crosta superiore. Ulteriore lavoro è necessario per svelare sistemi naturali più complessi, come le situazioni in cui la geometria interrato non l'unica variabile.
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Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| fiberboard | Any | NA | |
| finishing lacquer | Any | NA | |
| epoxy | Epoxy technology | Parts A and B: 301-2 2LB | Best if warmed to 80º - 125º. If warming is not possible, it will cure fine, it will just take 1 week, rather than 1 day. |
| ramp wood-pine | Any | NA | |
| painters tape | Any | NA | |
| rabbit joints | Any | NA | |
| countersunk fasteners | Any | NA | |
| sand paper | Any | NA | |
| play sand | Any | NA | best if homogenous grain size, ~0.5 mm |
| food coloring | Any | NA | best to use one color and a dark color |
| plastic mesh/grid | Any | NA | |
| square cross oins | Any | NA | |
| crank screw | Any | NA | |
| crank handle | Any | NA | |
| sheet metal | Any | NA | |
| dividers bars | Any | NA |
References
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